Question

科学研究表明，当前应用最广泛的化石燃料到本世纪中叶将枯竭，解决此危机的唯一途径是实现燃料和燃烧产物之间的良性循环：

（1）一种常用的方法是在230℃、有催化剂条件下将CO₂和H₂转化为甲醇蒸汽和水蒸气。下图是生成1molCH₃OH时的能量变化示意图。

已知破坏1mol不同共价键的能量(kJ)分别是：

已知E₁=8．2 kJ·mol^－1，则E₂＝__________kJ·mol^－1。

（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行如下反应：

CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

① 该反应的ΔH__________0(填“<” 或“>” )。

② 实验2条件下的平衡常数K=            。

③ 实验3中，若平衡时H₂O的转化率为25%，则a/b=______。

④ 实验4，若900℃时，在容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂各1mol，则此时V_正     V_逆(填“<” 或“>” 或“=”)。

（3）捕捉CO₂可以利用Na₂CO₃溶液。先用Na₂CO₃溶液吸收CO₂生成NaHCO₃，然后使NaHCO₃分解，Na₂CO₃可以进行循环使用。将100mL 0．1mol/LNa₂CO₃的溶液中通入112mL(已换算为标准状况)的CO₂，溶液中没有晶体析出，则：

①反应后溶液中的各离子浓度由大到小的顺序是___________________________。

②反应后的溶液可以作“缓冲液”(当往溶液中加入一定量的酸和碱时，有阻碍溶液pH变化的作用)，请解释其原理_____________________________________。

Answer

（1）189．8

（2）① <；② 1/3 ③2：1； ④ ﹤

（3）① c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)。② 反应后的溶液存在HCO3-CO32-+H+，加入少量的酸，平衡逆向移动，溶液pH变化不大；加入少量的碱平衡正向移动，溶液pH变化也不大，故该溶液可以作“缓冲液”。

【解析】

试题分析：（1）已知CO2(g)+3H2(g)=H2O (g)+CH3OH(g)的△H=E1-E2＝反应物的键能和-生成物的键能和=（745×2+436×3）-（462.8×2+413.4×3+351+462.8），则E2＝189．8kJ·mol－1；

（2）①实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为25%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；

②实验2条件下平衡常数，需要列式计算平衡浓度；

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始浓度 0.5mol/L 1mol/L 0 0

转化浓度 0.25mol/L 0.25mol/l 0.25mol/l 0.25mol/l

平衡浓度 0.25mol/L 0.75mol/L 0.25mol/l 0.25mol/l

K==；

③实验3在900℃条件下进行；

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始浓度 0.5bmol/L 0.5amol/L 0 0

转化浓度 0.25bmol/L 0.25bmol/l 0.25bmol/l 0.25bmol/l

平衡浓度 0.25bmol/L (0.5a-0.25b)mol/L 0.25bmol/l 0.25bmol/l

K==；解得a：b=2：1；

④ 实验4，若900℃时，在容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol，则此时Qc==1＞K，反应逆向进行，V正＜V逆；

（3）①反应后溶液中含有0.005molNa2CO3，0.01molNaHCO3，此时溶液显碱性，且CO32-的水解程度大于HCO3-，则溶液中的各离子浓度由大到小的顺序是 c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；

②反应后的溶液存在HCO3-CO32-+H+，加入少量的酸，平衡逆向移动，溶液pH变化不大；加入少量的碱平衡正向移动，溶液pH变化也不大，故该溶液可以作“缓冲液”。

考点：考查化学反应能量变化计算、化学平衡常数计算及应用、溶液中离子浓度大小比较等。